細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法
【目的】 軽金属の押出成型の一工程で得られる極めて安価な、多孔扁平管を有効利用して、蛇行細管ヒートパイプ技術応用の各種ヒートパイプの製造コストを大幅に低減せしめる。
【構成】 多孔扁平管の外表面から細孔を穿孔して隔壁を部分切除し、これにより貫通細孔群の両端にて所定の相互間を流通自在に連通せしめ、所定の本数の並列細孔が多孔扁平管内にて受熱部と放熱部の間で往復蛇行するよう構成し、然る後に各穿孔の口元及び扁平管の両端を溶接封止して、貫通細孔群を密閉コンテナとし、所定の量の作動液を真空封入する製造方法を採用した。
【効果】 この簡易な製造方法は蛇行細管ヒートパイプ技術応用の各種ヒートパイプの材料費を従来比で十分の一に、組立て加工費を十分の一に低減せしめるだけでなく、その信頼性を大幅に向上せしめた。更にその応用機器の重量を三分の二以下に軽量化せしめた。
【構成】 多孔扁平管の外表面から細孔を穿孔して隔壁を部分切除し、これにより貫通細孔群の両端にて所定の相互間を流通自在に連通せしめ、所定の本数の並列細孔が多孔扁平管内にて受熱部と放熱部の間で往復蛇行するよう構成し、然る後に各穿孔の口元及び扁平管の両端を溶接封止して、貫通細孔群を密閉コンテナとし、所定の量の作動液を真空封入する製造方法を採用した。
【効果】 この簡易な製造方法は蛇行細管ヒートパイプ技術応用の各種ヒートパイプの材料費を従来比で十分の一に、組立て加工費を十分の一に低減せしめるだけでなく、その信頼性を大幅に向上せしめた。更にその応用機器の重量を三分の二以下に軽量化せしめた。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヒートパイプの製造方法に関するものであり、特に軽金属を素材とする貫通細孔群を有する多孔扁平管を用いてなされる安価で且つ高機能を有する細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法の改善に関するものである。またこのトンネルプレートヒートパイプは従来の蛇行細管ヒートパイプ、従来の蛇行細径トンネルプレートヒートパイプ、一部で実用化が開始されている多孔扁平管ヒートパイプ、のすべての分野を包含するものであり、本発明はそれらの全ての分野の製造方法の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】蛇行細管ヒートパイプは従来の二相凝縮性作動液の相変化応用のヒートパイプとは異なり、細管内作動液がその表面張力により常に管内を充填閉塞し、蒸気泡と液滴が交互に管内全体に分散配置され、受熱部における作動液の核沸騰による圧力波により、蒸気泡と液滴の軸方向振動を発生し、その振動により熱量を高温部から低温部に輸送するものであった。この様な作動原理は本発明者が発明し実用化した特許第１８８１１２２号（ループ型細管ヒートパイプ）、特公平６−９７１４７号（ループ型細管ヒートパイプ）及び特開平４−２５１１８９号（マイクロヒートパイプ）に詳述されてある通りであり、数多くの実施態様にて実用化されている。 その特徴とする所は通常ヒートパイプが不可能とするトップヒートモードにおいても極めて良好な熱輸送特性を示すことを初めとして、自在に屈曲せしめて使用することが出来る、薄肉軽量のプレートヒートパイプを構成することが出来る、フィン群の装着を必要としないから全体的に容積を小さくすることが出来る、等実装上の多くの利点があり、近来の装置の小型化軽量化の業界の要望に応える新技術として、その市場が益々拡大しつつある。
【０００３】これらの蛇行細管ヒートパイプの応用として実用化されている最も先進的な技術として特願平５−２４１９１８号（プレート形ヒートパイプ）がある。これは厚さ１ｍｍの如き薄肉の金属平板の中に蛇行細径トンネルヒートパイプを作り込んだプレート形ヒートパイプであって、極めて薄肉軽量であるにも拘らず効率的に熱量を拡散せしめたり熱量を輸送せしめたりすることを可能にするもので、今後の電子機器等に不可決の新技術として市場が拡大しつつある。
【０００４】これらの蛇行細管ヒートパイプ技術の構成において最も重要な第一の点は細管の内径が十分に細く、作動液がその表面張力により常に内径を充填閉塞してそのままの状態で管内を移動するように構成されてあり、細管内は作動液の蒸気泡と作動液の液滴が自ら交互に配置されて充満されてあることであり、次に重要な点は細管は高温部と低温部の間を往復蛇行して多数の作動液蒸発部と多数の作動液凝縮部を有することである。蛇行細管ヒートパイプの蛇行ターン数が多い程ヒートパイプの性能の重力依存性が少なくなる特徴がありこれが蛇行細管ヒートパイプに優れた特性を与える。
【０００５】従来の蛇行細管ヒートパイプの製造方法はまず細管の製造に始まる。その第一工程はインゴットまたはビュレットの鋳造工程である。第二工程はプレス押出しによる大径中空管の押出成形工程である。第三工程は大径中空管から細管に至るまで多数の工程を経て細径化せしめる伸管工程である。この工程は外形を規制するダイスと内径を規制するプラグを用いて引抜成形により実施される。必要とする細管が得られるまでにはこのダイス及びプラグによる数十パスの引抜工程が必要である。
【０００６】この様にして得られた細管は屈曲成形機により蛇行成形されて蛇行細管に成形される。その後の工程としては端末封止工程、高真空脱気工程、作動液封入工程、を経て蛇行細管ヒートパイプが完成する。
【０００７】蛇行細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法は純銅または純アルミ等の平板を素材とする外形切削が第一の工程である。第二の工程においては外形切削された平板の片側平面に所定の幅、深さ、蛇行形状の細溝パターンが形成される。この形成は機械切削またはホトエッチングにより実施される。第三の工程はラミネート工程であり、パターンが形成された平板をパターン面を内側に二枚または三枚積層接着して蛇行細径トンネルを内蔵した平板を構成する。この工程には高温高圧を必要とし特殊な高度の技術が必要である。第四の工程で蛇行細径トンネル内を高真空に脱気した後、所定量の作動液を封入封止して蛇行細径トンネルヒートパイプとして完成させる。
【０００８】最近一部で蛇行細管ヒートパイプ及び蛇行細径トンネルプレートヒートパイプの製造コスト低減のため多孔扁平管によるそれらの製造が提案されている。図１１はその製造方法の説明図であって一部断面拡大図で示してある。その構成は図の如く多孔扁平管１の端末部にキャップ１６をろう接して構成する。キャップ１６には連結溝１７−１、１７−２、１７−ｎの群を形成し、夫々貫通細孔３−１と３−２、及び３−３と３−４の如く隣接細孔の端末ををひとつ置きに連結せしめる。この連結溝１７−１、１７−２、は この連結細孔の連結は反対側の端末においては ３−２と３−３及び３−４と３−５の如く一本ずつずらして連結する様に形成し、これに依り連結細孔３−ｎは蛇行する一条の細径トンネルを形成する。連結溝１７−１、１７−２、１７−ｎは作動液移動時の反転部となる。この蛇行細径トンネルの形成手段としては類似手段として貫通細孔３−ｎの群間の隔壁群２−１、２−２、２−３、２−ｎの端末をひとつ置きに部分切除しても同等の効果があり、その場合はキャップ１６の連結溝１７−１、１７−２、１７−ｎは省略して実施する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は蛇行細管ヒートパイプ技術を基本とする応用技術であり、蛇行細管ヒートパイプ技術応用の全てのヒートパイプの製造方法について、それらの全てを包含してその改善された製造方法を提供する。
【００１０】蛇行細管ヒートパイプ技術は上述の様な多くの優れた特徴を有する反面、その製作コストが嵩む点が問題点となっている。即ち細管そのものの成形に数多くの工程と加工時間を必要とし高価なものとなっている。更に細管ヒートパイプとして高性能を発揮せしめる為には多くの蛇行ターン数を必要とし、細管群の整列配置に多くの加工時間を必要とし、この作業は自動化が困難である為コスト低減に困難さがあった。図９は蛇行細管ヒートパイプ２１の構成の説明図である。Ｈは加熱手段、Ｃは冷却手段を示す。蛇行細管ヒートパイプ２１は加熱部Ｈと冷却部Ｃの間を数十回乃至数百回の蛇行を繰り返して受熱部２１−１、放熱部２１−２を形成している。受熱部には通常受熱板を接着して使用し、受熱効率向上の為には受熱部の細管は密接して並列配置する必要があり多くの加工時間を必要とする。また放熱部は放熱効率向上の為整列配置して展開せしめる必要があり、その為に多くの加工時間を必要とする。
【００１１】またトンネルプレートヒートパイプは先端技術に不可欠の新技術であり、その用途は極めて広く、従来技術のあらゆる部門でその活用に依る改善が期待されている。然しその製造には、薄肉金属プレートの片面に精細な蛇行細溝を切削する高度な技術、この金属プレートの複数枚を積層溶接して蛇行細径トンネルを内蔵したプレートに構成する高度な技術、等が不可欠であり、それらに起因して最先端高級機器以外には適用が困難な程に、高価格なプレートになる点が問題点であり、他の従来技術に広く適用して技術的改善を実施する為には、その大幅なコスト低減の必要性が重要な課題となっている。図１０はトンネルプレートヒートパイプ２２の説明図であり、プレートは細径トンネル２３−１、２３−２、２３−ｎとなるべき細溝の群のパターンを切削したプレート２２−１とパターンを切削しない薄肉プレート２２−２の二枚を溶接積層して構成されてある。ぱターンの切削とプレートの溶接積層は何れも高度な技術を必要とし、高価な加工費用を要する。
【００１２】蛇行細管ヒートパイプ及びトンネルプレートヒートパイプの製造コスト低減のため一部で多孔扁平管によるヒートパイプの製造が提案されている。然し図１１１１に例示の如き多孔扁平管ヒートパイプの製造方法は、微細な連結溝群の形成が極めて困難であり、端末部端面の気密性の信頼性保証に問題があり、製造コストはそれほど低減されず、またキャップ１６の厚さを業界の要望する２ｍｍ以下とすることが不可能な為、実用性に問題があり、いまだ実用化されていない。
【００１３】本発明は各種業界の強い要望に応えて、蛇行細管ヒートパイプ技術の優れた利点を失うことなく、上記の課題を解決して大幅なコスト低減を可能にする細径トンネルヒートパイプの新規な製造方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】近来のプレス押出成型技術の進歩は目覚ましく、特にアルミ系、マグネシゥム系金属の如き軽量柔軟性金属の押出成型においては長さ方向に平行並列に整列配置された多数の貫通細孔を有するテープ状多孔扁平管の製作が可能になっている。この貫通細孔の直径は０．９ｍｍ以下に細径化することが可能であり、僅かに幅２０ｍｍ以下、厚さ１．３ｍｍ以下のテープ状扁平管の中に２０本もの貫通細孔を設けることが可能になっている。更にその長さは数１００ｍの長さに成型することが可能である。この様な多孔扁平管は薄肉であり且つ軽金属の押出成型品であるから極めて可撓性に富み、自在に屈曲せしめて使用することが出来る。
【００１５】この様な多孔扁平管の両端末を溶接封止し、その貫通直管群を両端末にてターンを繰り返す所定の本数の蛇行細径トンネルとして再成形することが可能であれば、この多孔扁平管を用いて優れた機能のリボン状のプレートヒートパイプを構成することが出来る筈である。この様なリボン状のプレートヒートパイプは長尺蛇行状に形成して蛇行細管ヒートパイプと同様に使用することが可能であり、並列に接着することにより細径トンネルプレートヒートパイプとしても使用することが可能となる。即ち多孔扁平管応用のヒートパイプの安価で信頼性高い製造方法の確立は前述の従来の製造方法の課題の全てを解決する。本発明は多孔扁平管のこの様な点に着目して発想されたもので、以下に課題を解決する為の手段としての多孔扁平管を用いた蛇行細径トンネルを内蔵したプレートヒートパイプの製造方法について述べる。
【００１６】本発明の蛇行細径トンネルを内蔵した多孔扁平管ヒートパイプの基本的な製造方法は以下の五工程を含む工程である。図面による説明は実施例と重複するので省略する。多孔扁平管の両端末を所定の形状に切削成形する第一の工程、この両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置において扁平金属管の貫通細孔群に平行な外表面から貫通細孔径の二倍より細い内径の細孔を、放電加工、超音波研削加工、研磨加工等の軟質軽金属に施しても「バリ」を発生せしめない加工方法により穿孔し、この穿孔の位置、深さ、方向等に依り扁平金属管内の貫通細孔間の隔壁を部分的に切除し、この部分切除により貫通細孔群の両端末を所定の連結状態に連結連通せしめて細径トンネル群形成の為の準備構造とする第二の工程、端末切削と穿孔に依る管内の汚染及び切粉を洗浄除去する第三の工程、穿孔細孔の開口部の口元に、表皮面のみの加圧圧縮による口径縮小手段を施すかまたは所定の材料による充填手段を施し然る後に開口部の口元を軽金属薄肉材料の溶接またはろう接により閉鎖密閉する第四の工程、多孔扁平管の両端末を所定の構造に溶接または圧接して封止し、管内を密閉コンテナとして形成する第五の工程、の五工程を含む工程により多孔扁平管は蛇行細径トンネル群を内蔵したリボン条プレートとして構成される。最終工程においてこの蛇行細径トンネル群をコンテナとしてその内容積の所定の割合の二相凝縮性作動液を真空封入して細径トンネルプレートヒートパイプが形成される。
【００１７】
【作用】このような細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法には以下のような作用がある。
（１）多孔扁平管はビュレットから細孔群内蔵リボン状平板構成に至るまで一工程押出成形で形成されるから大径中空管押出工程、多数パスの伸管工程、平板の外形切削工程、蛇行細溝パターン形成工程、ラミネート工程が省略される。この中で極めて高度な技術と高級高価な設備を必要とする蛇行細溝パターン形成工程とラミネート工程の省略、は蛇行細管ヒートパイプ及び細径トンネルプレートヒートパイプ製造に比較して材料コスト低減に極めて大きく貢献する。
（２）長尺のリボン状細径トンネルプレートヒートパイプとして構成し、蛇行せしめて蛇行細管ヒートパイプとして使用する場合、多孔扁平管は一例として幅２０ｍｍの扁平管で内径１ｍｍ相当の貫通細孔２０本を有するから、性能的に外径１．６ｍｍの蛇行細管２０本に相当する性能を発揮する。従って蛇行細管ヒートパイプの蛇行受放熱部を形成する場合細管の本数を大幅に減少せしめることが可能になる。このことはａ．材料費用の大幅な削減。ｂ．屈曲加工費の大幅な削減。ｃ．管の整列配置の為の加工費の大幅な削減。を意味する。
（３）多孔扁平管を蛇行せしめて構成したヒートパイプとして適用する場合は、蛇行回数は扁平管の蛇行回数と扁平管内の蛇行の相乗積になり性能が著しく向上する。また扁平管内の蛇行回数が少ない場合は夫々のトンネルの蛇行回数は減少するがターンを形成する並列トンネルの本数が増加し最大熱輸送量が大幅に増加する。これらのことから目標とする性能を発揮せしめる為の多孔扁平管コンテナを構成するの長さが減少し製造コストが低減される。
（４）従来の多孔扁平管ヒートパイプの製造方法に比較して、多孔扁平管の両端末端面の封止にはキャップのろう接を必要とせず、圧潰のままの溶接接合や圧接接合及び抵抗溶接接合が可能になり、簡易な構造になるから封止の為の時間が大幅に短縮され、溶接強度が増加する。特に例えば厚さ１．３ｍｍ、幅２０ｍｍ、貫通細孔群２０本の多孔扁平管のの端末に作動液反転用キャップをろう接する作業は極めて困難な作業で歩留が悪く、信頼性が著しく悪化する。本発明の製造方法の実施によってこの問題点は完全に解決する。
（５）従来の多孔扁平管ヒートパイプの製造方法に比較して、放電加工に依る細孔群両端末の処理は「バリ」の発生を皆無とし、作業ミスの発生を皆無にすることに依り歩留を向上せしめ信頼性を著しく向上させる。また「バリ」取りの為の無為な時間を無くし、端末の処理時間を大幅に短縮せしめてコスト低減に大きく貢献する。また放電加工用電極の数を増加せしめることに依り、細管群両端末の処理の為の細管穿孔は一括して一工程で実施することが出来る。
本発明の細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法は上述（１）〜（５）の作用の総合作用に依り従来の蛇行細管ヒートパイプ及びトンネルプレートヒートパイプの製造方法、更に一部で実用化が進められている多孔扁平管ヒートパイプの製造方法に比較して画期的なコスト低減を実現する。
【００１８】
【実施例】
［第一実施例］図１〜図６は本発明の第一実施例製造工程の説明図である。この実施例は本発明の製造方法の基本に従っており、また基本構造の説明において図面による説明を省略したので本説明においては基本構造の説明を兼ねて説明する。図１は多孔扁平管の両端末を所定の形状に切削成形する第一の工程が終了した状態を示す斜視図である。１は多孔扁平管、２−ｎは貫通細孔群３−ｎの相互間の隔壁群である。図において所定の形状としては端面は直交直線状に切断されてある。この端面切断は傾斜角をなして切断される場合も、曲線状に切断される場合もある。他の製造方法にとしては端面加工により蛇行細径トンネルを形成することも可能であるがその場合は切断面に「バリ」が発生したり、細孔群が閉塞することのない切断をする必要がある。軟質軽金属の多孔扁平管をその様に切断することは極めて困難な作業となり且つ多くの加工時間を必要とする。然し本発明においては端面には何らの加工を必要としないから単純な圧潰溶接、加圧圧接またはろう材充填ろう接で良いから、「バリ」の発生や、細孔群の閉塞についての配慮の必要がなく、無造作に切断するだけで良い。極めて短時間で切断加工が完了するこの製造方法は本発明の製造方法の大きな利点である。
【００１９】図２は本発明製造方法の第二工程を示す斜視図である。図３は第二工程実施後の内部状態を示す平面断面の拡大図である。基本の製造工程においては第一工程完了後の多孔扁平管１の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置において、多孔扁平管１の貫通細孔３−ｎの群に平行な外表面から貫通細孔３−ｎより細い内径の細孔を、放電加工、超音波研削加工、研磨加工等の軟質軽金属に対しても「バリ」を発生せしめない加工方法により穿孔し、この穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの位置、深さ、方向等に依り扁平管１内の貫通細孔３−ｎの群の相互間の隔壁を部分的に除去し、貫通細孔３−ｎの群の両端末を穿孔細孔４−ｎ、５−ｎにより所定の連結状態に連結連通せしめて細径トンネル群形成の為の準備構造とする工程である。第一実施例においてはこの工程は多孔扁平管１の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平管１の両平面の何れかまたは片面側から平面に垂直な方向に細孔群を放電加工により穿孔する。放電加工は基本の製造方法の各種の穿孔手段の中で最も能率的に穿孔を実施することが出来る。即ち電極の数を増加させることにより多数の細孔の穿孔を同時に一工程で実施することが出来る。また切削された軽金属は微粉となって放電加工液中に分散され決して「バリ」を発生させることはない。この穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの群により貫通細孔３−ｎの群相互間の隔壁２−ｎを一条おきに部分切除し、且つこの隔壁２−ｎの部分切除部６−２は隔壁一条につき一か所であるよう反対側端末における隔壁切除の順序をを一条ずつずらして切除することにより、貫通細孔３−ｎの群が一条の蛇行細径トンネルとして連結連通される様構成する為の準備工程としている。
【００２０】第三の工程は端末切削と穿孔に依る管内の汚染及び切粉を洗浄除去する工程である。この洗浄工程は図示は省略してある。この工程では被洗浄体が多くの細孔を有する構造になっているから内部洗浄を確実に行うためには超音波洗浄であることが望ましい。
【００２１】図４は第四の工程の完了状態をを示す多孔扁平管１の断面拡大図である。この工程は穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの口元を溶接またはろう接により封止閉鎖する工程である。図において６−１、６−２は隔壁切除部であって、隔壁２−ｎの群が穿孔細孔４−ｎ、５−ｎによってひとつ置きに切除されてあることを示している。隔壁２−ｎの群を端末の反対側においてひとつずつずれた状態に、ひとつ置きに部分的に切除することにより、貫通穿孔３−ｎの群はそれらの端末に置いて隣接の貫通穿孔３−ｎと流通自在に連通連結された一条の連続した蛇行細径トンネルとして形成される。穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの群は夫々の開口部の口元において充填材７−ｎに依って充填封止されてある。充填材７−ｎは軽金属のろう接温度または溶接温度で溶融したり分解してはならない。従ってこの充填材は９００℃の高温度にも耐えて全く変化を生じないものが使用される。またこの充填材はそのような高温度においてろう接、溶接時に使用されるフラックスに侵されない材質である必要がある。８はろう材であって、軽金属薄板９−１を穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの群の表面にろう接してそれらを完全な気密状態に閉鎖密閉している。軽金属薄板９−１は穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの内径が極めて細い場合は軽金属薄板９−１を省略してろう材８のみで実施することが出来る。ろう接、溶接に際しては表面正常化が必要であるが本実施例の場合実施後の表面に平滑性が要求される場合はこの工程には表面平滑化手段をも併せて実施する。同様に穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの内径が極めて細い場合は充填材７−ｎも省略して実施することが出来る。また表面表皮のみの加圧圧縮による変形により開口部口元を閉鎖せしめて充填材に替えて実施することも出来る。
【００２２】図５は本発明の基本的製造方法及び第一実施例の第五工程を示す断面図である。この工程は前工程迄の作業を準備工程として出来上がった多孔扁平管１の両端末１０−１、１０−２を溶接または圧接により気密に密封封止して全体をヒートパイプコンテナとして完成せしめる工程である。穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの群により連通連結された貫通細孔の群３−ｎはこの工程により多孔扁平管１の中に封じ込められた多数回蛇行の細径トンネルヒートパイプの密閉コンテナとして構成される。
【００２３】上述の五工程を含む工程により構成された多孔扁平管１のコンテナの中に、内容積の所定の割合の二相凝縮性作動液を真空封入して本発明の製造方法による細径トンネルプレートヒートパイプが完成する。図６はその完成品の平面図である。図においては作動液封入の為に設ける注入細孔は図示を省略してある。
【００２４】［第二実施例］ 本実施例は使用する多孔扁平管が長尺リボン状扁平管であり、製造するトンネルプレートヒートパイプが適用時に受熱部と放熱部の間を往復蛇行して適用される長尺リボン状プレートヒートパイプである場合に適用される。図７は本発明の製造方法の第二実施例の説明図であって一部断面の平面図で示してある。本実施例においては多孔扁平管１のコンテナ内における貫通細孔３−ｎの蛇行が省略されて、貫通細孔３−ｎはヒートパイプ適用時の多孔扁平管１の蛇行によって蛇行せしめられることを特徴とする。図において穿孔細孔１２、１３を、夫々に多孔扁平管１の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平金属管１の貫通細孔３−ｎの群に平行な片側端縁若しくは両側端縁から、端縁に直角で両平面に平行な方向に、放電加工により穿孔し、この穿孔細孔１２、１３は貫通細孔３−ｎの群と交差し、貫通細孔３−ｎの相互間の隔壁２−ｎの群を順次貫通して部分切除し、多孔扁平管１内の貫通細孔３−ｎの群の全てと交差するにいたる深さまで穿孔し、これにより貫通細孔３−ｎの群を、その全てがそれらの両端末に近接した位置において、隔壁切除部６−ｎにより連結連通せしめた平行並列の非蛇行細径トンネル群として構成せしめてある。この様にして構成した細径トンネルプレートヒートパイプは一条の細径トンネルが蛇行するプレートヒートパイプよりトップヒート特性は低下するものの、多数のトンネルが平行並列して構成されるから、最大熱輸送能力が向上する特徴がある。
【００２５】［第三実施例］ 図８は本発明の製造方法の第三実施例を示す説明図で一部断面の平面図である。第一実施例が多孔扁平管を用いて一条の蛇行細径トンネルが多数の蛇行を繰り返す細径トンネルコンテナを内蔵するプレートヒートパイプを構成する実施例であり、第二実施例が多数条の非蛇行細径トンネルコンテナを内蔵するプレートヒートパイプを構成する実施例であるのに対し、本実施例では少数条の細径トンネルが少数回の蛇行をする蛇行細径トンネルコンテナを内蔵プレートヒートパイプを構成する実施例である。本実施例は基本の製造方法における第二の工程は、図８に例示の如く、多孔扁平管１の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平管１の片側端縁から、端縁に直角で両平面に平行な方向に両端末それぞれに一本の細孔を放電加工により穿孔し、この穿孔細孔１２、１３は貫通細孔３−ｎの群と交差し、貫通細孔３−ｎの群間の隔壁２−ｎの群を順次貫通し、扁平管１内の貫通細孔３−ｎの群の三分の二の数の細孔３−ｎと交差するに到る深さまで穿孔するものとし、両端末の夫々の各一本の穿孔細孔１２、１３は多孔扁平管１の両端に近接した位置の両側端縁の相互に反対側の端縁から穿孔し、且つほぼ相互対称の位置に穿孔するものとし、これにより貫通細孔３−ｎの群の三分の一の本数の細孔群が、共通の穿孔細孔１２、１３により連結連通された平行並列の蛇行細径トンネル群として、扁平管１内において二回のターンの蛇行をして配設された状態に形成する。この様に構成された本発明の細径トンネルプレートヒートパイプは内蔵された細径トンネルの蛇行回数は少ないがプレートヒートパイプがリボン状の長尺ヒートパイプであり、受熱部と放熱部の間を往復蛇行して使用される場合は、トンネルの実質的蛇行回数はヒートパイプの蛇行回数の三倍となり極めて高性能になる。またこの実施例は第一実施例に比較して穿孔細孔１２、１３が僅かに２本となり穿孔数が十分の一以下と極めて少なくなり、更に作業も容易であり、第一実施例より更に大幅にコスト低減が図れる。
【００２６】
【発明の効果】蛇行細管ヒートパイプと同じ様に多数回蛇行屈曲せしめて適用する長尺リボン状プレートヒートパイプを、長尺リボン状多孔扁平管を用いて、本発明の製造方法を適用することにより、細管製造工程が大幅に短縮されるだけでなく、一条の多孔扁平管ヒートパイプは多数本の細管ヒートパイプと同等の熱交換性能を発揮するので管使用長さをも大幅に削減することが可能になった。これらにより材料費用を十分の一に低減せしめ、蛇行屈曲及び整列配置の為の加工時間をも十分の一に削減し、全体として従来の蛇行細管ヒートパイプの製造コストを十分お一に低減せしめることを可能にした。
【００２７】また広幅の多孔扁平管、もしくは並列接着したリボン状多孔扁平管で構成した広幅の細径トンネルプレートヒートパイプは、極めて高コストの蛇行細径トンネルパターンの切削工程を省略し、同様に極めて高コストの平板積層工程をも省略することを可能ならしめた。これらにより細径トンネルプレートヒートパイプの製造コストは全体として十分の一に低減せしめることが可能になった。
【００２８】上記と同様なコスト低減を目指して実用化が進められている多孔扁平管ヒートパイプも本発明の適用により、貫通細孔群の蛇行の為の極めて複雑な構造で高価な端末キャップの装着が不必要になり、構成が単純化され、製造コストを三分の一に低減すること可能になった。
【００２９】多孔扁平管の製造は単一金属による一工程押出し加工であるから、完全に軟化されたままであり、金属間化合物の如き硬化性不純物を含ませず製造することが出来る。また製造工程にも加工硬化を与える工程を含まない。従って完成した細径トンネルプレートヒートパイプは極めて柔軟で自由に屈曲せしめて使用することが出来る。この点では他の製造方法に依る場合の追随を許さない。この様な単純な製造工程と構造の簡素化は蛇行細管ヒートパイプ技術応用の全てのヒートパイプの信頼性も大幅に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的製造方法及び第一実施例製造方法の第一工程の説明図であり第一工程完了後の一部断面の斜視図である。
【図２】本発明の基本的製造方法の第二工程の説明図であり第一実施例製造方法の第二工程を示す斜視図である。
【図３】第一実施例製造方法の第二工程実施後の内部状態を示す平面断面の拡大図である。
【図４】本発明の基本的製造方法の説明図であり第四工程の完了状態をを示す多孔扁平管の平面の断面拡大図である。
【図５】本発明の基本的製造方法及び第一実施例の第五工程を示す断面図である。
【図６】本発明の基本的製造方法及び第一実施例の全工程完了後の完成品の平面図を示す。
【図７】本発明の製造方法の第二実施例の説明図であって一部断面の平面図である。
【図８】本発明の製造方法の第三実施例を示す説明図で一部断面の平面図である。
【図９】従来の蛇行細管ヒートパイプの構成の説明図である。
【図１０】従来のトンネルプレートヒートパイプの構成の説明図である。
【図１１】多孔扁平管ヒートパイプの従来の製造方法の説明図であって一部断面拡大図で示してある。
【符号の説明】
１ 多孔扁平管
２−ｎ 隔壁
３−ｎ 貫通細孔
４−ｎ 穿孔細孔
５−ｎ 穿孔細孔
６−ｎ 隔壁切除部
７−ｎ 充填材
８ ろう材
９ 軽金属薄板
１０−１ 溶接封止端
１０−２ 溶接封止端
１１−１ ろう接封止部
１１−２ ろう接封止部
１２ 穿孔細孔
１３ 穿孔細孔
２１−１ 受熱部
２１−２ 放熱部
２２−１ プレート
２２−２ 薄肉プレート
２３−ｎ 細溝（細径トンネル）
Ｃ 冷却手段
Ｈ 加熱手段
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヒートパイプの製造方法に関するものであり、特に軽金属を素材とする貫通細孔群を有する多孔扁平管を用いてなされる安価で且つ高機能を有する細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法の改善に関するものである。またこのトンネルプレートヒートパイプは従来の蛇行細管ヒートパイプ、従来の蛇行細径トンネルプレートヒートパイプ、一部で実用化が開始されている多孔扁平管ヒートパイプ、のすべての分野を包含するものであり、本発明はそれらの全ての分野の製造方法の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】蛇行細管ヒートパイプは従来の二相凝縮性作動液の相変化応用のヒートパイプとは異なり、細管内作動液がその表面張力により常に管内を充填閉塞し、蒸気泡と液滴が交互に管内全体に分散配置され、受熱部における作動液の核沸騰による圧力波により、蒸気泡と液滴の軸方向振動を発生し、その振動により熱量を高温部から低温部に輸送するものであった。この様な作動原理は本発明者が発明し実用化した特許第１８８１１２２号（ループ型細管ヒートパイプ）、特公平６−９７１４７号（ループ型細管ヒートパイプ）及び特開平４−２５１１８９号（マイクロヒートパイプ）に詳述されてある通りであり、数多くの実施態様にて実用化されている。 その特徴とする所は通常ヒートパイプが不可能とするトップヒートモードにおいても極めて良好な熱輸送特性を示すことを初めとして、自在に屈曲せしめて使用することが出来る、薄肉軽量のプレートヒートパイプを構成することが出来る、フィン群の装着を必要としないから全体的に容積を小さくすることが出来る、等実装上の多くの利点があり、近来の装置の小型化軽量化の業界の要望に応える新技術として、その市場が益々拡大しつつある。
【０００３】これらの蛇行細管ヒートパイプの応用として実用化されている最も先進的な技術として特願平５−２４１９１８号（プレート形ヒートパイプ）がある。これは厚さ１ｍｍの如き薄肉の金属平板の中に蛇行細径トンネルヒートパイプを作り込んだプレート形ヒートパイプであって、極めて薄肉軽量であるにも拘らず効率的に熱量を拡散せしめたり熱量を輸送せしめたりすることを可能にするもので、今後の電子機器等に不可決の新技術として市場が拡大しつつある。
【０００４】これらの蛇行細管ヒートパイプ技術の構成において最も重要な第一の点は細管の内径が十分に細く、作動液がその表面張力により常に内径を充填閉塞してそのままの状態で管内を移動するように構成されてあり、細管内は作動液の蒸気泡と作動液の液滴が自ら交互に配置されて充満されてあることであり、次に重要な点は細管は高温部と低温部の間を往復蛇行して多数の作動液蒸発部と多数の作動液凝縮部を有することである。蛇行細管ヒートパイプの蛇行ターン数が多い程ヒートパイプの性能の重力依存性が少なくなる特徴がありこれが蛇行細管ヒートパイプに優れた特性を与える。
【０００５】従来の蛇行細管ヒートパイプの製造方法はまず細管の製造に始まる。その第一工程はインゴットまたはビュレットの鋳造工程である。第二工程はプレス押出しによる大径中空管の押出成形工程である。第三工程は大径中空管から細管に至るまで多数の工程を経て細径化せしめる伸管工程である。この工程は外形を規制するダイスと内径を規制するプラグを用いて引抜成形により実施される。必要とする細管が得られるまでにはこのダイス及びプラグによる数十パスの引抜工程が必要である。
【０００６】この様にして得られた細管は屈曲成形機により蛇行成形されて蛇行細管に成形される。その後の工程としては端末封止工程、高真空脱気工程、作動液封入工程、を経て蛇行細管ヒートパイプが完成する。
【０００７】蛇行細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法は純銅または純アルミ等の平板を素材とする外形切削が第一の工程である。第二の工程においては外形切削された平板の片側平面に所定の幅、深さ、蛇行形状の細溝パターンが形成される。この形成は機械切削またはホトエッチングにより実施される。第三の工程はラミネート工程であり、パターンが形成された平板をパターン面を内側に二枚または三枚積層接着して蛇行細径トンネルを内蔵した平板を構成する。この工程には高温高圧を必要とし特殊な高度の技術が必要である。第四の工程で蛇行細径トンネル内を高真空に脱気した後、所定量の作動液を封入封止して蛇行細径トンネルヒートパイプとして完成させる。
【０００８】最近一部で蛇行細管ヒートパイプ及び蛇行細径トンネルプレートヒートパイプの製造コスト低減のため多孔扁平管によるそれらの製造が提案されている。図１１はその製造方法の説明図であって一部断面拡大図で示してある。その構成は図の如く多孔扁平管１の端末部にキャップ１６をろう接して構成する。キャップ１６には連結溝１７−１、１７−２、１７−ｎの群を形成し、夫々貫通細孔３−１と３−２、及び３−３と３−４の如く隣接細孔の端末ををひとつ置きに連結せしめる。この連結溝１７−１、１７−２、は この連結細孔の連結は反対側の端末においては ３−２と３−３及び３−４と３−５の如く一本ずつずらして連結する様に形成し、これに依り連結細孔３−ｎは蛇行する一条の細径トンネルを形成する。連結溝１７−１、１７−２、１７−ｎは作動液移動時の反転部となる。この蛇行細径トンネルの形成手段としては類似手段として貫通細孔３−ｎの群間の隔壁群２−１、２−２、２−３、２−ｎの端末をひとつ置きに部分切除しても同等の効果があり、その場合はキャップ１６の連結溝１７−１、１７−２、１７−ｎは省略して実施する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は蛇行細管ヒートパイプ技術を基本とする応用技術であり、蛇行細管ヒートパイプ技術応用の全てのヒートパイプの製造方法について、それらの全てを包含してその改善された製造方法を提供する。
【００１０】蛇行細管ヒートパイプ技術は上述の様な多くの優れた特徴を有する反面、その製作コストが嵩む点が問題点となっている。即ち細管そのものの成形に数多くの工程と加工時間を必要とし高価なものとなっている。更に細管ヒートパイプとして高性能を発揮せしめる為には多くの蛇行ターン数を必要とし、細管群の整列配置に多くの加工時間を必要とし、この作業は自動化が困難である為コスト低減に困難さがあった。図９は蛇行細管ヒートパイプ２１の構成の説明図である。Ｈは加熱手段、Ｃは冷却手段を示す。蛇行細管ヒートパイプ２１は加熱部Ｈと冷却部Ｃの間を数十回乃至数百回の蛇行を繰り返して受熱部２１−１、放熱部２１−２を形成している。受熱部には通常受熱板を接着して使用し、受熱効率向上の為には受熱部の細管は密接して並列配置する必要があり多くの加工時間を必要とする。また放熱部は放熱効率向上の為整列配置して展開せしめる必要があり、その為に多くの加工時間を必要とする。
【００１１】またトンネルプレートヒートパイプは先端技術に不可欠の新技術であり、その用途は極めて広く、従来技術のあらゆる部門でその活用に依る改善が期待されている。然しその製造には、薄肉金属プレートの片面に精細な蛇行細溝を切削する高度な技術、この金属プレートの複数枚を積層溶接して蛇行細径トンネルを内蔵したプレートに構成する高度な技術、等が不可欠であり、それらに起因して最先端高級機器以外には適用が困難な程に、高価格なプレートになる点が問題点であり、他の従来技術に広く適用して技術的改善を実施する為には、その大幅なコスト低減の必要性が重要な課題となっている。図１０はトンネルプレートヒートパイプ２２の説明図であり、プレートは細径トンネル２３−１、２３−２、２３−ｎとなるべき細溝の群のパターンを切削したプレート２２−１とパターンを切削しない薄肉プレート２２−２の二枚を溶接積層して構成されてある。ぱターンの切削とプレートの溶接積層は何れも高度な技術を必要とし、高価な加工費用を要する。
【００１２】蛇行細管ヒートパイプ及びトンネルプレートヒートパイプの製造コスト低減のため一部で多孔扁平管によるヒートパイプの製造が提案されている。然し図１１１１に例示の如き多孔扁平管ヒートパイプの製造方法は、微細な連結溝群の形成が極めて困難であり、端末部端面の気密性の信頼性保証に問題があり、製造コストはそれほど低減されず、またキャップ１６の厚さを業界の要望する２ｍｍ以下とすることが不可能な為、実用性に問題があり、いまだ実用化されていない。
【００１３】本発明は各種業界の強い要望に応えて、蛇行細管ヒートパイプ技術の優れた利点を失うことなく、上記の課題を解決して大幅なコスト低減を可能にする細径トンネルヒートパイプの新規な製造方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】近来のプレス押出成型技術の進歩は目覚ましく、特にアルミ系、マグネシゥム系金属の如き軽量柔軟性金属の押出成型においては長さ方向に平行並列に整列配置された多数の貫通細孔を有するテープ状多孔扁平管の製作が可能になっている。この貫通細孔の直径は０．９ｍｍ以下に細径化することが可能であり、僅かに幅２０ｍｍ以下、厚さ１．３ｍｍ以下のテープ状扁平管の中に２０本もの貫通細孔を設けることが可能になっている。更にその長さは数１００ｍの長さに成型することが可能である。この様な多孔扁平管は薄肉であり且つ軽金属の押出成型品であるから極めて可撓性に富み、自在に屈曲せしめて使用することが出来る。
【００１５】この様な多孔扁平管の両端末を溶接封止し、その貫通直管群を両端末にてターンを繰り返す所定の本数の蛇行細径トンネルとして再成形することが可能であれば、この多孔扁平管を用いて優れた機能のリボン状のプレートヒートパイプを構成することが出来る筈である。この様なリボン状のプレートヒートパイプは長尺蛇行状に形成して蛇行細管ヒートパイプと同様に使用することが可能であり、並列に接着することにより細径トンネルプレートヒートパイプとしても使用することが可能となる。即ち多孔扁平管応用のヒートパイプの安価で信頼性高い製造方法の確立は前述の従来の製造方法の課題の全てを解決する。本発明は多孔扁平管のこの様な点に着目して発想されたもので、以下に課題を解決する為の手段としての多孔扁平管を用いた蛇行細径トンネルを内蔵したプレートヒートパイプの製造方法について述べる。
【００１６】本発明の蛇行細径トンネルを内蔵した多孔扁平管ヒートパイプの基本的な製造方法は以下の五工程を含む工程である。図面による説明は実施例と重複するので省略する。多孔扁平管の両端末を所定の形状に切削成形する第一の工程、この両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置において扁平金属管の貫通細孔群に平行な外表面から貫通細孔径の二倍より細い内径の細孔を、放電加工、超音波研削加工、研磨加工等の軟質軽金属に施しても「バリ」を発生せしめない加工方法により穿孔し、この穿孔の位置、深さ、方向等に依り扁平金属管内の貫通細孔間の隔壁を部分的に切除し、この部分切除により貫通細孔群の両端末を所定の連結状態に連結連通せしめて細径トンネル群形成の為の準備構造とする第二の工程、端末切削と穿孔に依る管内の汚染及び切粉を洗浄除去する第三の工程、穿孔細孔の開口部の口元に、表皮面のみの加圧圧縮による口径縮小手段を施すかまたは所定の材料による充填手段を施し然る後に開口部の口元を軽金属薄肉材料の溶接またはろう接により閉鎖密閉する第四の工程、多孔扁平管の両端末を所定の構造に溶接または圧接して封止し、管内を密閉コンテナとして形成する第五の工程、の五工程を含む工程により多孔扁平管は蛇行細径トンネル群を内蔵したリボン条プレートとして構成される。最終工程においてこの蛇行細径トンネル群をコンテナとしてその内容積の所定の割合の二相凝縮性作動液を真空封入して細径トンネルプレートヒートパイプが形成される。
【００１７】
【作用】このような細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法には以下のような作用がある。
（１）多孔扁平管はビュレットから細孔群内蔵リボン状平板構成に至るまで一工程押出成形で形成されるから大径中空管押出工程、多数パスの伸管工程、平板の外形切削工程、蛇行細溝パターン形成工程、ラミネート工程が省略される。この中で極めて高度な技術と高級高価な設備を必要とする蛇行細溝パターン形成工程とラミネート工程の省略、は蛇行細管ヒートパイプ及び細径トンネルプレートヒートパイプ製造に比較して材料コスト低減に極めて大きく貢献する。
（２）長尺のリボン状細径トンネルプレートヒートパイプとして構成し、蛇行せしめて蛇行細管ヒートパイプとして使用する場合、多孔扁平管は一例として幅２０ｍｍの扁平管で内径１ｍｍ相当の貫通細孔２０本を有するから、性能的に外径１．６ｍｍの蛇行細管２０本に相当する性能を発揮する。従って蛇行細管ヒートパイプの蛇行受放熱部を形成する場合細管の本数を大幅に減少せしめることが可能になる。このことはａ．材料費用の大幅な削減。ｂ．屈曲加工費の大幅な削減。ｃ．管の整列配置の為の加工費の大幅な削減。を意味する。
（３）多孔扁平管を蛇行せしめて構成したヒートパイプとして適用する場合は、蛇行回数は扁平管の蛇行回数と扁平管内の蛇行の相乗積になり性能が著しく向上する。また扁平管内の蛇行回数が少ない場合は夫々のトンネルの蛇行回数は減少するがターンを形成する並列トンネルの本数が増加し最大熱輸送量が大幅に増加する。これらのことから目標とする性能を発揮せしめる為の多孔扁平管コンテナを構成するの長さが減少し製造コストが低減される。
（４）従来の多孔扁平管ヒートパイプの製造方法に比較して、多孔扁平管の両端末端面の封止にはキャップのろう接を必要とせず、圧潰のままの溶接接合や圧接接合及び抵抗溶接接合が可能になり、簡易な構造になるから封止の為の時間が大幅に短縮され、溶接強度が増加する。特に例えば厚さ１．３ｍｍ、幅２０ｍｍ、貫通細孔群２０本の多孔扁平管のの端末に作動液反転用キャップをろう接する作業は極めて困難な作業で歩留が悪く、信頼性が著しく悪化する。本発明の製造方法の実施によってこの問題点は完全に解決する。
（５）従来の多孔扁平管ヒートパイプの製造方法に比較して、放電加工に依る細孔群両端末の処理は「バリ」の発生を皆無とし、作業ミスの発生を皆無にすることに依り歩留を向上せしめ信頼性を著しく向上させる。また「バリ」取りの為の無為な時間を無くし、端末の処理時間を大幅に短縮せしめてコスト低減に大きく貢献する。また放電加工用電極の数を増加せしめることに依り、細管群両端末の処理の為の細管穿孔は一括して一工程で実施することが出来る。
本発明の細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法は上述（１）〜（５）の作用の総合作用に依り従来の蛇行細管ヒートパイプ及びトンネルプレートヒートパイプの製造方法、更に一部で実用化が進められている多孔扁平管ヒートパイプの製造方法に比較して画期的なコスト低減を実現する。
【００１８】
【実施例】
［第一実施例］図１〜図６は本発明の第一実施例製造工程の説明図である。この実施例は本発明の製造方法の基本に従っており、また基本構造の説明において図面による説明を省略したので本説明においては基本構造の説明を兼ねて説明する。図１は多孔扁平管の両端末を所定の形状に切削成形する第一の工程が終了した状態を示す斜視図である。１は多孔扁平管、２−ｎは貫通細孔群３−ｎの相互間の隔壁群である。図において所定の形状としては端面は直交直線状に切断されてある。この端面切断は傾斜角をなして切断される場合も、曲線状に切断される場合もある。他の製造方法にとしては端面加工により蛇行細径トンネルを形成することも可能であるがその場合は切断面に「バリ」が発生したり、細孔群が閉塞することのない切断をする必要がある。軟質軽金属の多孔扁平管をその様に切断することは極めて困難な作業となり且つ多くの加工時間を必要とする。然し本発明においては端面には何らの加工を必要としないから単純な圧潰溶接、加圧圧接またはろう材充填ろう接で良いから、「バリ」の発生や、細孔群の閉塞についての配慮の必要がなく、無造作に切断するだけで良い。極めて短時間で切断加工が完了するこの製造方法は本発明の製造方法の大きな利点である。
【００１９】図２は本発明製造方法の第二工程を示す斜視図である。図３は第二工程実施後の内部状態を示す平面断面の拡大図である。基本の製造工程においては第一工程完了後の多孔扁平管１の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置において、多孔扁平管１の貫通細孔３−ｎの群に平行な外表面から貫通細孔３−ｎより細い内径の細孔を、放電加工、超音波研削加工、研磨加工等の軟質軽金属に対しても「バリ」を発生せしめない加工方法により穿孔し、この穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの位置、深さ、方向等に依り扁平管１内の貫通細孔３−ｎの群の相互間の隔壁を部分的に除去し、貫通細孔３−ｎの群の両端末を穿孔細孔４−ｎ、５−ｎにより所定の連結状態に連結連通せしめて細径トンネル群形成の為の準備構造とする工程である。第一実施例においてはこの工程は多孔扁平管１の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平管１の両平面の何れかまたは片面側から平面に垂直な方向に細孔群を放電加工により穿孔する。放電加工は基本の製造方法の各種の穿孔手段の中で最も能率的に穿孔を実施することが出来る。即ち電極の数を増加させることにより多数の細孔の穿孔を同時に一工程で実施することが出来る。また切削された軽金属は微粉となって放電加工液中に分散され決して「バリ」を発生させることはない。この穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの群により貫通細孔３−ｎの群相互間の隔壁２−ｎを一条おきに部分切除し、且つこの隔壁２−ｎの部分切除部６−２は隔壁一条につき一か所であるよう反対側端末における隔壁切除の順序をを一条ずつずらして切除することにより、貫通細孔３−ｎの群が一条の蛇行細径トンネルとして連結連通される様構成する為の準備工程としている。
【００２０】第三の工程は端末切削と穿孔に依る管内の汚染及び切粉を洗浄除去する工程である。この洗浄工程は図示は省略してある。この工程では被洗浄体が多くの細孔を有する構造になっているから内部洗浄を確実に行うためには超音波洗浄であることが望ましい。
【００２１】図４は第四の工程の完了状態をを示す多孔扁平管１の断面拡大図である。この工程は穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの口元を溶接またはろう接により封止閉鎖する工程である。図において６−１、６−２は隔壁切除部であって、隔壁２−ｎの群が穿孔細孔４−ｎ、５−ｎによってひとつ置きに切除されてあることを示している。隔壁２−ｎの群を端末の反対側においてひとつずつずれた状態に、ひとつ置きに部分的に切除することにより、貫通穿孔３−ｎの群はそれらの端末に置いて隣接の貫通穿孔３−ｎと流通自在に連通連結された一条の連続した蛇行細径トンネルとして形成される。穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの群は夫々の開口部の口元において充填材７−ｎに依って充填封止されてある。充填材７−ｎは軽金属のろう接温度または溶接温度で溶融したり分解してはならない。従ってこの充填材は９００℃の高温度にも耐えて全く変化を生じないものが使用される。またこの充填材はそのような高温度においてろう接、溶接時に使用されるフラックスに侵されない材質である必要がある。８はろう材であって、軽金属薄板９−１を穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの群の表面にろう接してそれらを完全な気密状態に閉鎖密閉している。軽金属薄板９−１は穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの内径が極めて細い場合は軽金属薄板９−１を省略してろう材８のみで実施することが出来る。ろう接、溶接に際しては表面正常化が必要であるが本実施例の場合実施後の表面に平滑性が要求される場合はこの工程には表面平滑化手段をも併せて実施する。同様に穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの内径が極めて細い場合は充填材７−ｎも省略して実施することが出来る。また表面表皮のみの加圧圧縮による変形により開口部口元を閉鎖せしめて充填材に替えて実施することも出来る。
【００２２】図５は本発明の基本的製造方法及び第一実施例の第五工程を示す断面図である。この工程は前工程迄の作業を準備工程として出来上がった多孔扁平管１の両端末１０−１、１０−２を溶接または圧接により気密に密封封止して全体をヒートパイプコンテナとして完成せしめる工程である。穿孔細孔４−ｎ、５−ｎの群により連通連結された貫通細孔の群３−ｎはこの工程により多孔扁平管１の中に封じ込められた多数回蛇行の細径トンネルヒートパイプの密閉コンテナとして構成される。
【００２３】上述の五工程を含む工程により構成された多孔扁平管１のコンテナの中に、内容積の所定の割合の二相凝縮性作動液を真空封入して本発明の製造方法による細径トンネルプレートヒートパイプが完成する。図６はその完成品の平面図である。図においては作動液封入の為に設ける注入細孔は図示を省略してある。
【００２４】［第二実施例］ 本実施例は使用する多孔扁平管が長尺リボン状扁平管であり、製造するトンネルプレートヒートパイプが適用時に受熱部と放熱部の間を往復蛇行して適用される長尺リボン状プレートヒートパイプである場合に適用される。図７は本発明の製造方法の第二実施例の説明図であって一部断面の平面図で示してある。本実施例においては多孔扁平管１のコンテナ内における貫通細孔３−ｎの蛇行が省略されて、貫通細孔３−ｎはヒートパイプ適用時の多孔扁平管１の蛇行によって蛇行せしめられることを特徴とする。図において穿孔細孔１２、１３を、夫々に多孔扁平管１の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平金属管１の貫通細孔３−ｎの群に平行な片側端縁若しくは両側端縁から、端縁に直角で両平面に平行な方向に、放電加工により穿孔し、この穿孔細孔１２、１３は貫通細孔３−ｎの群と交差し、貫通細孔３−ｎの相互間の隔壁２−ｎの群を順次貫通して部分切除し、多孔扁平管１内の貫通細孔３−ｎの群の全てと交差するにいたる深さまで穿孔し、これにより貫通細孔３−ｎの群を、その全てがそれらの両端末に近接した位置において、隔壁切除部６−ｎにより連結連通せしめた平行並列の非蛇行細径トンネル群として構成せしめてある。この様にして構成した細径トンネルプレートヒートパイプは一条の細径トンネルが蛇行するプレートヒートパイプよりトップヒート特性は低下するものの、多数のトンネルが平行並列して構成されるから、最大熱輸送能力が向上する特徴がある。
【００２５】［第三実施例］ 図８は本発明の製造方法の第三実施例を示す説明図で一部断面の平面図である。第一実施例が多孔扁平管を用いて一条の蛇行細径トンネルが多数の蛇行を繰り返す細径トンネルコンテナを内蔵するプレートヒートパイプを構成する実施例であり、第二実施例が多数条の非蛇行細径トンネルコンテナを内蔵するプレートヒートパイプを構成する実施例であるのに対し、本実施例では少数条の細径トンネルが少数回の蛇行をする蛇行細径トンネルコンテナを内蔵プレートヒートパイプを構成する実施例である。本実施例は基本の製造方法における第二の工程は、図８に例示の如く、多孔扁平管１の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平管１の片側端縁から、端縁に直角で両平面に平行な方向に両端末それぞれに一本の細孔を放電加工により穿孔し、この穿孔細孔１２、１３は貫通細孔３−ｎの群と交差し、貫通細孔３−ｎの群間の隔壁２−ｎの群を順次貫通し、扁平管１内の貫通細孔３−ｎの群の三分の二の数の細孔３−ｎと交差するに到る深さまで穿孔するものとし、両端末の夫々の各一本の穿孔細孔１２、１３は多孔扁平管１の両端に近接した位置の両側端縁の相互に反対側の端縁から穿孔し、且つほぼ相互対称の位置に穿孔するものとし、これにより貫通細孔３−ｎの群の三分の一の本数の細孔群が、共通の穿孔細孔１２、１３により連結連通された平行並列の蛇行細径トンネル群として、扁平管１内において二回のターンの蛇行をして配設された状態に形成する。この様に構成された本発明の細径トンネルプレートヒートパイプは内蔵された細径トンネルの蛇行回数は少ないがプレートヒートパイプがリボン状の長尺ヒートパイプであり、受熱部と放熱部の間を往復蛇行して使用される場合は、トンネルの実質的蛇行回数はヒートパイプの蛇行回数の三倍となり極めて高性能になる。またこの実施例は第一実施例に比較して穿孔細孔１２、１３が僅かに２本となり穿孔数が十分の一以下と極めて少なくなり、更に作業も容易であり、第一実施例より更に大幅にコスト低減が図れる。
【００２６】
【発明の効果】蛇行細管ヒートパイプと同じ様に多数回蛇行屈曲せしめて適用する長尺リボン状プレートヒートパイプを、長尺リボン状多孔扁平管を用いて、本発明の製造方法を適用することにより、細管製造工程が大幅に短縮されるだけでなく、一条の多孔扁平管ヒートパイプは多数本の細管ヒートパイプと同等の熱交換性能を発揮するので管使用長さをも大幅に削減することが可能になった。これらにより材料費用を十分の一に低減せしめ、蛇行屈曲及び整列配置の為の加工時間をも十分の一に削減し、全体として従来の蛇行細管ヒートパイプの製造コストを十分お一に低減せしめることを可能にした。
【００２７】また広幅の多孔扁平管、もしくは並列接着したリボン状多孔扁平管で構成した広幅の細径トンネルプレートヒートパイプは、極めて高コストの蛇行細径トンネルパターンの切削工程を省略し、同様に極めて高コストの平板積層工程をも省略することを可能ならしめた。これらにより細径トンネルプレートヒートパイプの製造コストは全体として十分の一に低減せしめることが可能になった。
【００２８】上記と同様なコスト低減を目指して実用化が進められている多孔扁平管ヒートパイプも本発明の適用により、貫通細孔群の蛇行の為の極めて複雑な構造で高価な端末キャップの装着が不必要になり、構成が単純化され、製造コストを三分の一に低減すること可能になった。
【００２９】多孔扁平管の製造は単一金属による一工程押出し加工であるから、完全に軟化されたままであり、金属間化合物の如き硬化性不純物を含ませず製造することが出来る。また製造工程にも加工硬化を与える工程を含まない。従って完成した細径トンネルプレートヒートパイプは極めて柔軟で自由に屈曲せしめて使用することが出来る。この点では他の製造方法に依る場合の追随を許さない。この様な単純な製造工程と構造の簡素化は蛇行細管ヒートパイプ技術応用の全てのヒートパイプの信頼性も大幅に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的製造方法及び第一実施例製造方法の第一工程の説明図であり第一工程完了後の一部断面の斜視図である。
【図２】本発明の基本的製造方法の第二工程の説明図であり第一実施例製造方法の第二工程を示す斜視図である。
【図３】第一実施例製造方法の第二工程実施後の内部状態を示す平面断面の拡大図である。
【図４】本発明の基本的製造方法の説明図であり第四工程の完了状態をを示す多孔扁平管の平面の断面拡大図である。
【図５】本発明の基本的製造方法及び第一実施例の第五工程を示す断面図である。
【図６】本発明の基本的製造方法及び第一実施例の全工程完了後の完成品の平面図を示す。
【図７】本発明の製造方法の第二実施例の説明図であって一部断面の平面図である。
【図８】本発明の製造方法の第三実施例を示す説明図で一部断面の平面図である。
【図９】従来の蛇行細管ヒートパイプの構成の説明図である。
【図１０】従来のトンネルプレートヒートパイプの構成の説明図である。
【図１１】多孔扁平管ヒートパイプの従来の製造方法の説明図であって一部断面拡大図で示してある。
【符号の説明】
１ 多孔扁平管
２−ｎ 隔壁
３−ｎ 貫通細孔
４−ｎ 穿孔細孔
５−ｎ 穿孔細孔
６−ｎ 隔壁切除部
７−ｎ 充填材
８ ろう材
９ 軽金属薄板
１０−１ 溶接封止端
１０−２ 溶接封止端
１１−１ ろう接封止部
１１−２ ろう接封止部
１２ 穿孔細孔
１３ 穿孔細孔
２１−１ 受熱部
２１−２ 放熱部
２２−１ プレート
２２−２ 薄肉プレート
２３−ｎ 細溝（細径トンネル）
Ｃ 冷却手段
Ｈ 加熱手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軽金属を素材とし、長さ方向に平行並列に整列配置された多数の貫通細孔を有する扁平管に依り形成されてあり、貫通細孔はヒートパイプの受熱部と放熱部の間を多数回往復蛇行して蛇行細径トンネルとして形成される、細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法であって、多孔扁平管の両端末を所定の形状に切削成形する第一の工程、この両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置において、多孔扁平管の貫通細孔群に平行な外表面から貫通細孔径の二倍より細い内径の細孔を、放電加工、超音波研削加工、研磨加工等の軟質軽金属に施しても「バリ」を発生せしめない加工方法により穿孔し、この穿孔細孔の位置、深さ、方向等に依り扁平管内の貫通細孔間の隔壁を部分的に切除し、この貫通細孔群の両端末を所定の連結状態に連結連通せしめて細径トンネル群形成の為の準備構造とする第二の工程、端末切削と穿孔に依る管内の汚染及び切粉を洗浄除去する第三の工程、穿孔細孔の開口部の口元に、表皮面のみの加圧圧縮による口径縮小手段を施すか、または所定の材料による充填手段を施すかして、然る後に開口部の口元を軽金属薄肉材料の溶接またはろう接により閉鎖密閉する第四の工程、多孔扁平管の両端末を所定の構造に溶接または圧接して封止し管内を密閉コンテナとして形成する第五の工程、の五工程を含む工程により軽金属扁平管からなる密閉コンテナを構成し、然る後に密閉コンテナの内容積の所定の割合の二相凝縮性作動液を真空封入して構成することを特徴とする細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法。
【請求項２】 第二の工程は多孔扁平管の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平管の両平面の何れかまたは片面側から平面に垂直な方向に細孔群を放電加工により穿孔し、この穿孔細孔群により貫通細孔群相互間の隔壁を一条おきに部分切除し、且つこの隔壁の部分切除は隔壁一条につき一か所であるよう反対側の端末における隔壁切除の順序をを一条ずつずらして切除することにより、貫通細孔群が一条の蛇行細径トンネルとして連結連通される様構成する為の準備工程であり、第四の工程は扁平金属管の平面に穿孔した細孔群が平面上に開口する開口部の口元のみを、少なくとも９００℃以上の耐熱性を有し且つ素材軽金属のろう接用または溶接用フラックスに対して安定な充填材に依り充填閉鎖した後、充填閉鎖部を含むこの扁平管平面に平滑化及び清浄化手段を施して、然る後この平面の充填部を含む平面の部分またはその全面に、溶接またはろう接手段により金属被覆を施して、穿孔された細孔群の開口部群の夫々の口元を気密に閉鎖密閉せしめる工程であることを特徴とする請求項１に記載の細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法。
【請求項３】 使用する多孔扁平管は長尺リボン状の扁平管であり、製造するプレートヒートパイプは適用時には受熱部と放熱部の間を往復蛇行して適用されるものであり、第二の工程は多孔扁平管の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平金属管の貫通細孔群に平行な片側端縁若しくは両側端縁から、端縁に直角で両平面に平行な方向に、両端末それぞれに一本の細孔を放電加工により穿孔し、この穿孔細孔は貫通細孔群と交差し、貫通細孔群間の隔壁を順次貫通切除し、扁平金属管内の貫通細孔群の全ての細孔と交差するにいたる深さまで穿孔し、これにより貫通細孔群はその全てがそれらの両端末において、共通細孔により連結連通された平行並列の細径トンネル群として構成される工程であることを特徴とする請求項１に記載の細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法。
【請求項４】 第二の工程は多孔扁平管の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平管の片側端縁から、端縁に直角で両平面に平行な方向に両端末それぞれに一本の細孔を放電加工技術により穿孔し、この穿孔細孔は貫通細孔群と交差し、貫通細孔群間の隔壁を順次貫通し、扁平管内の貫通細孔群の三分の二の数の細孔と交差するにいたる深さまで穿孔するものとし、両端末のそれぞれの各一本の穿孔は多孔扁平管の両端に近接した位置の両端縁の反対側端縁から穿孔し且つほぼ相互対称の位置に穿孔するものとし、これにより貫通細孔群の三分の一の本数の細孔群が、共通の穿孔細孔により連結連通された平行並列の蛇行細径トンネル群として、扁平管内において二回のターンの蛇行をして配設された状態に構成される工程であることを特徴とする請求項１に記載の細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法。
【請求項１】 軽金属を素材とし、長さ方向に平行並列に整列配置された多数の貫通細孔を有する扁平管に依り形成されてあり、貫通細孔はヒートパイプの受熱部と放熱部の間を多数回往復蛇行して蛇行細径トンネルとして形成される、細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法であって、多孔扁平管の両端末を所定の形状に切削成形する第一の工程、この両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置において、多孔扁平管の貫通細孔群に平行な外表面から貫通細孔径の二倍より細い内径の細孔を、放電加工、超音波研削加工、研磨加工等の軟質軽金属に施しても「バリ」を発生せしめない加工方法により穿孔し、この穿孔細孔の位置、深さ、方向等に依り扁平管内の貫通細孔間の隔壁を部分的に切除し、この貫通細孔群の両端末を所定の連結状態に連結連通せしめて細径トンネル群形成の為の準備構造とする第二の工程、端末切削と穿孔に依る管内の汚染及び切粉を洗浄除去する第三の工程、穿孔細孔の開口部の口元に、表皮面のみの加圧圧縮による口径縮小手段を施すか、または所定の材料による充填手段を施すかして、然る後に開口部の口元を軽金属薄肉材料の溶接またはろう接により閉鎖密閉する第四の工程、多孔扁平管の両端末を所定の構造に溶接または圧接して封止し管内を密閉コンテナとして形成する第五の工程、の五工程を含む工程により軽金属扁平管からなる密閉コンテナを構成し、然る後に密閉コンテナの内容積の所定の割合の二相凝縮性作動液を真空封入して構成することを特徴とする細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法。
【請求項２】 第二の工程は多孔扁平管の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平管の両平面の何れかまたは片面側から平面に垂直な方向に細孔群を放電加工により穿孔し、この穿孔細孔群により貫通細孔群相互間の隔壁を一条おきに部分切除し、且つこの隔壁の部分切除は隔壁一条につき一か所であるよう反対側の端末における隔壁切除の順序をを一条ずつずらして切除することにより、貫通細孔群が一条の蛇行細径トンネルとして連結連通される様構成する為の準備工程であり、第四の工程は扁平金属管の平面に穿孔した細孔群が平面上に開口する開口部の口元のみを、少なくとも９００℃以上の耐熱性を有し且つ素材軽金属のろう接用または溶接用フラックスに対して安定な充填材に依り充填閉鎖した後、充填閉鎖部を含むこの扁平管平面に平滑化及び清浄化手段を施して、然る後この平面の充填部を含む平面の部分またはその全面に、溶接またはろう接手段により金属被覆を施して、穿孔された細孔群の開口部群の夫々の口元を気密に閉鎖密閉せしめる工程であることを特徴とする請求項１に記載の細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法。
【請求項３】 使用する多孔扁平管は長尺リボン状の扁平管であり、製造するプレートヒートパイプは適用時には受熱部と放熱部の間を往復蛇行して適用されるものであり、第二の工程は多孔扁平管の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平金属管の貫通細孔群に平行な片側端縁若しくは両側端縁から、端縁に直角で両平面に平行な方向に、両端末それぞれに一本の細孔を放電加工により穿孔し、この穿孔細孔は貫通細孔群と交差し、貫通細孔群間の隔壁を順次貫通切除し、扁平金属管内の貫通細孔群の全ての細孔と交差するにいたる深さまで穿孔し、これにより貫通細孔群はその全てがそれらの両端末において、共通細孔により連結連通された平行並列の細径トンネル群として構成される工程であることを特徴とする請求項１に記載の細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法。
【請求項４】 第二の工程は多孔扁平管の両端末から所定の距離を設けて且つ両端末に近接した位置に、扁平管の片側端縁から、端縁に直角で両平面に平行な方向に両端末それぞれに一本の細孔を放電加工技術により穿孔し、この穿孔細孔は貫通細孔群と交差し、貫通細孔群間の隔壁を順次貫通し、扁平管内の貫通細孔群の三分の二の数の細孔と交差するにいたる深さまで穿孔するものとし、両端末のそれぞれの各一本の穿孔は多孔扁平管の両端に近接した位置の両端縁の反対側端縁から穿孔し且つほぼ相互対称の位置に穿孔するものとし、これにより貫通細孔群の三分の一の本数の細孔群が、共通の穿孔細孔により連結連通された平行並列の蛇行細径トンネル群として、扁平管内において二回のターンの蛇行をして配設された状態に構成される工程であることを特徴とする請求項１に記載の細径トンネルプレートヒートパイプの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【公開番号】特開平９−３３１８１
【公開日】平成９年（１９９７）２月７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−２０８９６６
【出願日】平成７年（１９９５）７月１４日
【出願人】（０００１０１０８６）アクトロニクス株式会社 (6)
【出願人】（０００１９８９４９）
【公開日】平成９年（１９９７）２月７日
【国際特許分類】
【出願日】平成７年（１９９５）７月１４日
【出願人】（０００１０１０８６）アクトロニクス株式会社 (6)
【出願人】（０００１９８９４９）
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